silniki elektryczne.pdf

Zespół Dydaktyczno-Naukowy Napędów i Sterowania

Instytut Maszyn Roboczych Ciężkich

Laboratorium Elektrotechniki i Elektroniki

Ćwiczenie M2

BADANIE MASZYN INDUKCYJNYCH:

Silnika klatkowego i silnika pierścieniowego

Data wykonania ćwiczenia..................................................................

Data oddania sprawozdania.................................................................

Data i ocena z zaliczenia sprawozdania ...............................................

Zespół wykonujący ćwiczenie:

Nazwisko i imię ocena dop. do ćw. ocena końcowa

1. .............................................................

......................

..................

2. .............................................................

......................

...................

3. .............................................................

......................

..................

4. .............................................................

......................

..................

5. .............................................................

......................

..................

6. .............................................................

......................

..................

7. .............................................................

......................

..................

8. .............................................................

......................

..................

9. .............................................................

......................

..................

10. .............................................................

......................

..................

Wydział SiMR PW

Rok ak. 200../200..

Semestr...............

Grupa.................

Warszawa 2003r.

SPIS TREŚCI

1. WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

1.1. Budowa silników indukcyjnych

1.2. Zasada działania trójfazowego silnika indukcyjnego

1.3. Moment obrotowy silnika indukcyjnego i jego charakterystyki w różnych

warunkach pracy 8

1.4. Rozruch silników indukcyjnych 10

1.4.1. Rozruch bezpośredni silnika klatkowego 11

1.4.2. Rozruch silnika klatkowego przy zastosowaniu przełącznika gwiazda

trójkąt

1.4.3. Sposoby rozruchu silników budowy pierścieniowej

1.5. Regulacja prędkości obrotowej silników indukcyjnych

1.5.1. Regulacja prędkości obrotowej silnika klatkowego

1.5.2. Regulacja prędkości obrotowej silników indukcyjnych budowy

pierścieniowej

2. POMIARY

2.1. Wyznaczanie charakterystyk obciążenia silnika klatkowego

2.2. Wyznaczanie charakterystyk obciążenia silnika pierścieniowego

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadą działania, sposobami rozruchu oraz

regulacji prędkości obrotowej klatkowych i pierścieniowych trójfazowych silników

indukcyjnych (asynchronicznych).

2. WIADOMOŚCI TEORETYCZNE

2.1. Budowa silników indukcyjnych

Budowę silnika indukcyjnego pokazuje rys.1. Część nieruchoma (stojan) ma kształt

wydrążonego wewnątrz walca. W wewnętrznej przestrzeni stojana znajduje się część wirująca

maszyny zwana wirnikiem, również w kształcie walca. Obwód magnetyczny stojana i wirnika

jest wykonany w postaci rdzenia z blachy stalowej z dodatkiem krzemu, zwykle o grubości

0.5 mm; wirniki dużych maszyn indukcyjnych są wykonane z blach o grubości od 1 do 2 mm.

Szczelina powietrzna między stojanem i wirnikiem ma w maszynach małej mocy wymiar od

0.1 do 0.5 mm, w dużych (powyżej 20 kW) od 1 do 3 mm. Na wewnętrznej stronie rdzenia

stojana i zewnętrznej stronie rdzenia wirnika wykonane są na całej długości specjalne rowki

zwane żłobkami, w których umieszczone są uzwojenia. Elementy obwodu magnetycznego

między żłobkami noszą nazwę zębów.

Rys. 1. Schemat obwodów magnetycznych

stojana i wirnika silnika asynchronicznego

Najczęściej stosowane są

silniki indukcyjne trójfazowe . Silnik

taki posiada trójfazowe uzwojenie

stojana. Fazy uzwojenia w czasie

pracy są połączone w gwiazdę lub w

trójkąt. W małych silnikach stosuje

się niekiedy jednofazowe lub

dwufazowe uzwojenie stojana.

Uzwojenie stojana wykonane jest

z drutu izolowanego. Uzwojenie

wirnika silnika indukcyjnego może

być wykonane, podobnie jak stojana,

z drutu izolowanego lub może mieć

kształt nieizolowanych prętów,

umieszczonych w żłobkach

i połączonych ze sobą po obu stronach

wirnika.

Rys.2. Schemat obwodów elektrycznych silników indukcyjnych

a) silnika pierścieniowego: 1 – uzwojenie stojana, 2 – uzwojenie wirnika

3- pierścienie ślizgowe, 4 – szczotki, 5 – rezystancje przyłączone do obwodu wirnika

b) silnika klatkowego: 1- uzwojenie stojana, 2 – pręty uzwojenia wirnika, 3 – pierścień

zwierający pręty uzwojenia

Do obwodu uzwojenia wirnika można przyłączyć dodatkowe elementy zwiększające

rezystancję każdej fazy. Do tego służą umieszczone na wale wirnika pierścienie ślizgowe, do

których przylegają szczotki, połączone z dodatkowymi zewnętrznymi elementami. Taką

zmianę rezystancji obwodu elektrycznego wirnika stosuje się w celu przeprowadzenia

rozruchu, regulacji prędkości lub hamowania silnika. Ze względu na to, że

charakterystycznym elementem omawianego typu silnika są pierścienie ślizgowe, nazywa się

go silnikiem indukcyjnym pierścieniowym. Schemat obwodów elektrycznych silnika

pierścieniowego z dodatkowymi elementami rezystancyjnymi ilustruje rys. 2a.

Jeżeli obwód elektryczny jest wykonany z nieizolowych prętów, to pręty te połączone

po obu stronach wirnika pierścieniami zwierającymi. Tym samym obwód wirnika jest zawsze

zwarty a zatem żadnych dodatkowych elementów przyłączać do niego nie można. Silnik taki

nosi nazwę silnika indukcyjnego zwartego, nazywany bywa też klatkowym ze względu na to,

że pręty wirnika połączone pierścieniami tworzą „klatkę” (rys.2b poz.2 i 3).

1.2. Zasada działania trójfazowego silnika indukcyjnego

Po przyłączeniu do sieci, w trzech nieruchomych cewkach (fazach) stojana,

przesuniętych o 120 0 , płyną prądy fazowe sinusoidalne o wartości chwilowej i R , i S , i T ,

przesunięte względem siebie o 1/3 okresu, co można wyrazić wzorami:

sin t

sin(

ω −

sin(

ω −

T , których kierunki są zgodne z osiami cewek

Pomijając nieliniowość spowodowana nasyceniem można przyjąć, że zmieniają się one

w czasie sinusoidalnie wraz z prądami fazowymi i R , i S , i T , które je wytwarzają, czyli:

R ,

S ,

φ =

sin t

sin(

gdzie:

m – wartość maksymalna strumienia jednej cewki.

W przestrzeni strumienie te zajmują położenie niezmienne w stosunku do

nieruchomych cewek i są względem siebie przesunięte o kąt 120 0 . Dają one w każdej chwili

strumień wypadkowy

. Równy sumie geometrycznej strumieni składowych, czyli:

Rys. 4. Sumowanie wektorów strumieni

składowych

Matematycznie można dowieść, że

strumień wypadkowy ma stałą wartość, tzn.

niezależną od czasu i wiruje w przestrzeni ze

stałą prędkością ątowa, zależną od

częstotliwości prądu i liczby par biegunów

maszyny . Wartość strumienia wypadkowego

można określić dla dowolnej chwili czasu

sumując strumienie składowe. Np. dla chwili,

gdy w jednej z cewek (R) wartość chwilowa

prądu osiągnie wartość maksymalna i R =I m , w

pozostałych dwóch cewkach będzie ona miała

wartość i R =i S =-I m /2 (patrz rys.3.). Przyjmując,

że strumienie są proporcjonalne do prądów

i uwzględniają ich przesunięcia w przestrzeni,

otrzymamy dodając ich wektory zgodnie

z rys. 4.:

Rys.3. Przebiegi prądów w trzech fazach uzwojenia stojana

Przebiegi tych prądów w czasie przedstawiono graficznie na rys 3. Prądy te

wytwarzają strumienie magnetyczne

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: